2019-2020年高三物理 專題一 磁場.磁感應強度.磁通量復習講義.doc

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2019-2020年高三物理 專題一 磁場.磁感應強度.磁通量復習講義 本章考試大綱 九、磁場 內(nèi)容 要求 說明 71．電流的磁場 72．磁感應強度．磁感線．地磁場 73．磁性材料．分子電流假說 74．磁場對通電直導線的作用．安培力．左手定則 75．磁電式電表原理 76．磁場對運動電荷的作用，洛倫茲力．帶電粒子在勻強磁場中的運動 77．質(zhì)譜儀，回旋加速器 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ 1．安培力的計算限于直導線跟B平行或垂直的兩種情況 2．洛倫茲力的計算限于v跟B平行或垂直的兩種情況 專題一 磁場 磁感應強度 磁通量 【達標指要】 知道磁場的基本特性，熟練掌握和運用安培定則判斷電流產(chǎn)生的磁場方向，深刻理解磁感應強度概念，掌握磁感應強度疊加原理， 【名題精析】 A B O 圖11-1-1 例1．如圖11-1-1所示，兩個完全相同的通電圓環(huán)A、B圓心O重合、圓面相互垂直的放置，通電電流相同，電流方向如圖所示，設(shè)每個圓環(huán)在其圓心O處獨立產(chǎn)生的磁感應強度為B0，則O處的磁感應強度大小為（ ） A．0 B．2B0 C．B0 D．無法確定 分析與解：根據(jù)右手螺旋定則可知，圖中A環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應強度的方向是垂直紙面向里，B環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應強度的方向是豎直向下．根據(jù)平行四邊形定則可知，圓心O處磁感應強度大小為B0． 例2．如圖11-1-2甲所示，根據(jù)小磁針的指向，畫出線圈的繞線方向． 甲 N S N S 乙 圖11-1-2 分析與解：首先由小磁針靜止時N極的指向可以確定，繞在蹄形鐵芯上的線圈通電后，產(chǎn)生的磁場磁感線，是從鐵芯左方到右方，即蹄形鐵芯左方為N極，右方為S極，再根據(jù)電源標出電流方向，鐵芯左方上端為N極，由安培定則可知，鐵芯左方線圈中電流方向如圖所示，由此可知左側(cè)線圈中的繞線方向如圖所示．同理，鐵芯右側(cè)上端為S極，根據(jù)安培頂則可知，線圈中電流方向如圖所示，故線圈繞線方向如圖11-1-2乙所示． a b c d c d B 圖11-1-3 例3．如圖11-1-3所示，面積為S的矩形線圈abcd，處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線框平面成θ角，當線框以ab為軸順時針方向轉(zhuǎn)過90時，穿過abcd面的磁通量變化量△Φ為（ ） A．BScosθ B．-BS(sinθ＋cosθ) C．BSsinθ D．BS 分析與解：磁通量由磁感應強度矢量在垂直于線框方向上的分量決定，開始時B與線框平面成θ角，磁通量φ1=Bssinθ，線框平面按題意方向轉(zhuǎn)動時，磁通量減少，當轉(zhuǎn)過90時，磁通量為負值，Φ2=-Bscosθ，可見，磁通量的變化量為△Φ=Φ2-Φ1=-BScosθ-BSsinθ=-BS(cosθ+sinθ)． 【思路點撥】 例1、例2考查了安培定則的應用、空間磁感線分布及矢量合成的平行四邊形法則． 例3中應注意：磁通量Φ=BS的適用條件、物理量的分解． 【益智演練】 1．如圖11-1-4所示，ab是水平面上一個圓的直徑，在過ab的豎直面內(nèi)有一根通電導線ef，且ef平行于ab，當ef豎直向上平移時，穿過圓面積的磁通量將( ) 圖11-1-4 e f a b I A．逐漸變大 B．逐漸變小 C．始終為零 D．不為零，但始終保持不變 2．如圖11-1-5所示，一帶負電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是( ) A．N極豎直向上 B．N極豎直向下 C．N極沿軸線向左 D．N極沿軸線向右 圖11-1-6 i2 i1 i3 i4 ω N S O O 圖11-1-5 3．在同一平面內(nèi)有四根彼此絕緣的通電直導線，如圖11-1-6所示，四根導線中電流i4=i3＞i2＞i1，要使O點磁場增強，應切斷哪一根導線中的電流（ ） A．i1 B．i2 C．i3 D．i4 圖11-1-7 a b c d 4．在磁感應強度為B0，豎直向上的勻強磁場中，水平放置一根長通電直導線，電流的方向垂直紙面向里，如圖11-1-7所示，a、b、c、d是以直導線為圓心的同一圓周上的四點，在這四點中( ) A．b、d兩點的磁感應強度大小相等 B．a(chǎn)、b兩點的磁感應強度大小相等 C．c點的磁感應強度的值最小 D．b點的磁感應強度的值最大 5．有一束電子流沿x軸正方向高速運動，如圖11-1-8所示，電子流在z軸上的P點處所產(chǎn)生的磁場方向是沿( ) A．y軸正方向 B．y軸負方向 x y z O P 圖11-1-8 C．z軸正方向 D．z軸負方向 6．在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止狀態(tài)，突然發(fā)現(xiàn)小磁 針N極向東偏轉(zhuǎn)，由此可知( ) A．一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的N極靠近小磁針 B．一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的S極靠近小磁針 C．可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過 D．可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過 7．關(guān)于磁感應強度的說法中，正確的是 ( ) A．一小段通電導體在磁場中某處不受磁場力作用，則該處的磁感應強度一定為零 B．一小段通電導體在磁場中某處受到的磁場力越小，說明該處的磁感應強度越小 C．磁場中某點的磁感應強度方向，就是放在該點的一小段通電導體的受力方向 D．磁場中某點的磁感應強度的大小和方向與放在該點的通電導線受力情況無關(guān) 8．下列說法正確的是 ( ) A．一小段通電導線放在磁場A處時，受到的磁場力比放在B處大，說明A處磁感應強度比B處磁感應強度大 B．由B=可知，某處磁感應強度大小與放入該處的通電導線IL乘積成反比 C．B總與F和I垂直，但F、I之間可以不垂直 D．小磁針N極所受磁場力方向就是該處磁感應強度的方向 9．有一小段通電導線，長為1cm，電流強度為5A，把它置于磁場中某點，受到的磁場力為0.1 N，則該點的磁感應強度B一定是（ ） A．B=2 T B．B≤2 T C．B≥2 T D．以上情況都有可能 10．關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列哪些是正確的 ( ) A．磁感線從磁體的N極出發(fā)到磁體的S極終止 B．自由轉(zhuǎn)動的小磁針放在通電螺線管內(nèi)部，其N極指向螺線管的北極 C．磁感線是互不相交的閉合曲線 D．兩條磁感線的空隙處不存在磁場 11．關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，下列說法正確的是 ( ) A．磁鐵的磁場和電流的磁場都是電荷的運動產(chǎn)生的 B．一切磁作用都可以歸納為是運動電荷之間通過磁場而發(fā)生的相互作用 C．根據(jù)安培的分子電流假說，在外界磁場作用下，鐵磁性物體內(nèi)部分子電流取向變得大致相同時，物體就被磁化，兩端就形成磁極 D．為了使永久磁體保持磁性，要定期讓它受到高溫或猛烈的撞擊，促使分子電流易于獲得一致取向 12．如圖11-1-9所示，M1與M2為兩根原未被磁化的鐵棒，現(xiàn)將它們分別放置于如圖所示的位置，則被通電螺線管產(chǎn)生的磁場磁化( ) M1 M2 圖11-1-9 A．M1的左端為N極，M2的右端為N極 B．M1和M2的左端均為N極 C．M1的右端為N極，M2的左端為N極 D．M1和M2的右端均為N極 13．世紀20年代，以塞貝克（數(shù)學家）為代表的科學家已認識到：溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的．該假設(shè)中的電流方向是( ) A．由西向東垂直磁子午線 B．由東向西垂直磁子午線 C．由南向北沿磁子午線 D．由赤道向兩極沿磁子午線方向 （注：磁子午線是地球磁場N極與S極在地球表面的連線） 14．如圖11-1-10所示，框架面積為S，框架平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過線圈平面的磁通量為_______；若使框架繞軸OO′轉(zhuǎn)過60角，則穿過線框平面的磁通量為_______；若從初始位置轉(zhuǎn)過90角，則穿過線框平面的磁通量為_______；若從初始位置轉(zhuǎn)過120角，則穿過線圈平面的磁通量的變化量為_______． 圖11-1-10 O O′ 圖11-1-11 電源 15．如圖11-1-11所示，放在通電螺線管內(nèi)部中間處的小磁針，靜止時N極指向右，試判定電源的正負極． 圖11-1-12 A B C D 16．在同一個平面內(nèi)有六根彼此絕緣的通電導線，其中電流強度的大小相同，方向如圖11-1-12所示．A、B、C、D四個區(qū)域均為面積相同的正方形，其中指向紙外的磁場最強的區(qū)域是_______區(qū)． 17．一般情況下，金屬都有電阻．電阻是導體的屬性之一．當條件發(fā)生改變時，其屬性也會發(fā)生改變． （1）實驗表明，某些金屬當溫度降低到某一定值時，其電阻突然降為零，這種現(xiàn)象叫做 現(xiàn)象． 圖11-1-13 （2）圖11-1-13所示為磁懸浮現(xiàn)象，將某種液態(tài)物質(zhì)倒入金屬盤后，能使金屬盤達到轉(zhuǎn)變溫度，在金屬盤上方釋放一永磁體，當它下落到盤上方某一位置時即產(chǎn)生磁懸浮現(xiàn)象．試根據(jù)下表列出的幾種金屬的轉(zhuǎn)變溫度和幾種液態(tài)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)，判斷所倒入的液態(tài)物質(zhì)應是_______，金屬盤的材料應是_______． 金屬轉(zhuǎn)變溫度/K 液態(tài)物質(zhì)沸點/K 銥 0.14 液氦 4.1 鋅 0.75 液氮 77.0 鋁 1.20 液氧 90.0 錫 3.72 液態(tài)甲烷 111.5 鉛 7.20 液態(tài)二氧化碳 194.5 （3）試分析說明磁懸浮現(xiàn)象的原因． （4）利用上述現(xiàn)象，人們已設(shè)計成磁懸浮高速列車．列車車廂下部裝有電磁鐵，運行所需槽形導軌底部和側(cè)壁裝有線圈，用以提供_______．這種列車是一般列車運行速度的3~4倍，能達到這樣高速的原因是_ __． 【學后反思】 磁場是磁極或電流周圍產(chǎn)生的一種特殊物質(zhì)，磁場和電場是兩種不同的物質(zhì)．磁場的電本質(zhì)是由電荷的運動產(chǎn)生．磁場分布在立體空間，掌握磁感線分布的立體圖、縱、橫截面圖的畫法對分析問題很有幫助． 【參考答案】 1．C 2．C 3．D 4．AC 5．A 6．C 7．D 8．D 9．C 10．BC 11．ABC 12．A 13．B 14．BS，BS/2，0，3BS/2 15．左“+” 16．B 17．（1）超導；（2）液氦，鉛；（3）金屬盤上方下落的永磁體，在金屬盤中感應出電流，由于是超導體，所以該電流很大，產(chǎn)生強大磁場，與上方下落的永磁體互相排斥．永磁體受到這個強磁力平衡了自身的重力時，就會處于懸浮狀態(tài)；（4）強磁場，消除了摩擦．